薄壁件在模具结构中大量存在,其加工工艺直接关系到整个模具的加工效率和质量。国内外学者主要研究了航空铝合金大型薄壁件的加工,他们通过研究铝合金薄壁件加工中由于薄壁的低刚度引起的变形,通过理论建模、试验分析和软件分析的方法,解决由于薄壁加工的复杂性所造成的加工质量恶化问题。然而,目前在模具加工中对淬硬钢薄壁件研究还不够深入,实际生产中加工参数以及加工策略也主要依据工人师傅现场经验进行选择,极大程度地影响了薄壁模具的加工效率和质量。小直径铣刀是采用硬铣方式加工薄壁件淬硬模具必不可少的刀具之一,在采用小直径铣刀加工淬硬钢薄壁件时,不仅薄壁件的变形会影响薄壁的加工质量,同时小直径铣刀也会产生回弹振动,两者的耦合作用更加剧了对淬硬钢薄壁件加工质量的影响。本文通过对小直径铣刀铣削淬硬钢悬臂薄壁件时的铣削力、振动、粗糙度等进行分析,研究加工淬硬钢薄壁时的动态加工特性以及表面加工质量。主要研究内容如下:　　 (1)采用单因素法研究不同的铣削参数对薄壁件的铣削力、振动和粗糙度的影响,并通过对径向铣削力信号进行FFT转换研究刀具铣削频率与工件的加工振动以及工件粗糙度的关系。通过对径向切削力Fx进行FFT变换可以看出,切削过程除了受到切削基频的影响,还主要受到刀具切削主频以及倍频的影响。　　 (2)通过四因素四水平正交试验法,研究各铣削参数对径向力的影响程度,同时根据实验结果建立了薄壁件高速铣削淬硬钢时的径向铣削力回归经验模型,并对其进行显著性检验。　　 (3)根据实验结果,采用田口法与主成分分析法相结合,将切削力、振动以及粗糙度三个目标化作一个综合目标进行优化,优化结果比较全面的反映了切削参数对切削过程的综合影响。　　 (4)考虑零件加工表面粗糙度的同时,兼顾金属材料去除率,采用遗传算法,以工件铣削量以及粗糙度为综合优化目标进行铣削参数优化。　　 (5)对比以上两种优化结果,获得的优化参数相似,说明优化结论是可靠的。　　 (6)采用有限元分析软件ANSYS对薄壁件进行模态分析,获得了不同厚度薄壁的模态频率和各阶模态振型,为在实际的薄壁高速铣削中有效避开工件的固有频率,减少振动提供参考;同时,结合薄板变形理论,分析了变化的作用力分别位于自由端两端点以及中点时薄壁加工的最大变形,可以有效地预估工件加工时的变形,防止在加工后薄壁的厚度尺寸超差。